[发明专利]丙烯酸改性水性聚氨酯分散体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种丙烯酸改性水性聚氨酯分散体及其制备方法，以各组分的总质量份的总质量份为100计，采用包括如下质量份的组分反应制得：6‑28质量份脂肪族二异氰酸酯；5‑30质量份的聚酯多元醇；3‑25质量份丙烯酸单体。制备步骤包括（1）聚氨酯预聚体的制备；（2）水性聚氨酯‑丙烯酸单体混合乳液的制备；（3）丙烯酸改性水性聚氨酯粗乳液的制备；（4）丙烯酸改性水性聚氨酯分散体的制备；其优点是较高固含量、较低黏度、稳定性好的要求，在耐水性、耐酸碱性、耐醇性方面都比水性聚氨酯有了较大的提升，同时，更具有优异的耐干热性和耐湿热性，氨味低。

技术领域

本发明属于水性聚氨酯材料技术领域，尤其涉及一种丙烯酸改性水性聚氨酯分散体及其制备方法。

背景技术

水性聚氨酯具备低毒、环保的优点，且软硬可调、耐低温、耐磨性好、粘附力强，因而广泛应用于涂料、皮革涂饰剂、胶黏剂等行业。传统方法制备的水性聚氨酯由于其分子结构限制，使其胶膜存在耐热性、耐水性、耐溶剂性不佳等缺点；与其他高分子树脂相比，丙烯酸酯树脂具有耐候、耐水、耐溶剂等优异性能；但同时，丙烯酸树脂一般为线型结构，对温度极为敏感，涂层经不起冬夏季节的气候变化，存在“热粘冷脆”现象。用丙烯酸酯来改性WPU，将 PU 优异的力学性能与丙烯酸酯树脂良好的耐候、耐水性和低成本有机结合，从而制备出低成本、高固含量的环保型聚氨酯-丙烯酸酯树脂（WPUA），被誉为“第三代水性聚氨酯”，成为了近年来国内外的研究热点。

专利CN109970944A公布了一种水性聚氨酯丙烯酸酯分散体及其制备方法，将该树脂分散体与光引发剂配伍可以得到在紫外光照射下具有自修复裂纹和划痕功能的涂料；然而，该树脂分散体的制备过程需要利用巯基醇与卤代烯烃在加热条件下制备含有烯丙基硫醚基的二元醇化合物，制备工艺复杂，毒性较大，给工业化生产带来困难。专利CN110951041A公布了一种蓖麻油改性的水性聚氨酯-丙烯酸酯杂化共聚物的制备方法，该方法采用氢化蓖麻油代替部分聚合物二元醇进行聚合得到聚氨酯预聚体，该方法制备得到的乳液具有优异的耐橡胶摩擦性及铅笔硬度、残单量低，稳定性好，但其耐湿热、耐干热性提升不明显，且使用轻化蓖麻油作为原料，不仅成本高，且其碘值应严格控制在一定范围，碘值太低不利于改善漆膜性能，太高在聚合反应过程中已消耗引发剂，造成丙烯酸残留单体含量高。专利CN109438626公布了一种丙烯酸酯改性水性聚氨酯复合分散体的制备方法；该方法的特点是，不使用溶剂，且在加入去离子水搅拌分散前只加入少量的丙烯酸酯类单体，大量的丙烯酸酯类单体在水性聚氨酯分散体形成之后再加入；该方法制得的乳液虽然稳定性好，但是聚合过程不使用溶剂，体系粘度难以控制，极易造成凝胶；且在水性聚氨酯分散体形成之后再加入大量丙烯酸酯类单体，使得油性丙烯酸单体很难溶胀到在聚氨酯分子链中，形成互穿网络结构，其干膜性能必然不佳；最后，该方法用到三乙胺作为扩链剂，所制备的乳液带有一定的胺味，其应用范围会受到一定的影响。

因此需要寻求一种新的丙烯酸改性水性聚氨酯分散体的方法，使制备过程简单易控，得到的分散体性质稳定，胶膜耐性尤其是耐湿热性好、胺味低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种丙烯酸改性水性聚氨酯分散体及其制备方法，较高固含量、较低黏度、稳定性好的要求，在耐水性、耐酸碱性、耐醇性方面都比水性聚氨酯有了较大的提升，同时，更具有优异的耐干热性和耐湿热性，氨味低。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种丙烯酸改性水性聚氨酯分散体, 以各组分的总质量份的总质量份为100计，采用包括如下质量份的组分反应制得：

6-28质量份脂肪族二异氰酸酯；

5-30质量份的聚酯多元醇；

3-25质量份丙烯酸单体。

在本技术方案中，所述组份还包括：

0.001-0.02质量份的聚氨酯催化剂；

0.8-4质量份的低分子量亲水性扩链剂；

0.3-1.5质量份低分子量非亲水醇类扩链剂；